Nagroda Nobla 2022 z chemii. Za co ją przyznano

W 2022 roku laureatami Nagrody Nobla w dziedzinie chemii zostali Morten Meldal i K. Barry Sharpless, pionierzy chemii "klik", oraz Carolyn R. Bertozzi, która przeniosła tę dziedzinę na grunt biologiczny. Chemia "klik" i chemia bioortogonalna upraszczają wiele procesów syntezy chemicznej, przez co mają szereg zastosowań w produkcji związków o różnym przeznaczeniu. Jednak najwięcej emocji wzbudza ich wykorzystanie do produkcji leków - również tych, które w przyszłości mogą pomóc nam walczyć z najcięższymi chorobami.

Chemia "klik" i chemia bioortogonalna mają wiele zalet, które wynikają przede wszystkim z szybkości i precyzji zachodzących reakcji, a także z możliwości ich zastosowania w organizmach żywych. 

- Reakcja łączenia ze sobą dwóch związków zachodzi w sposób natychmiastowy, jak pstryknięcie palcami - tłumaczy dr Maria Górna z Grupy Biologii Strukturalnej Go!RNA na Uniwersytecie Warszawskim w rozmowie z tvnmeteo.pl.

Jak wyjaśnia ekspertka, dwa związki - jeden z określoną grupą chemiczną A, a drugi z grupą B - reagują wyłącznie ze sobą. Dzięki temu nie ma ryzyka, że wejdą one w reakcje z substancjami, które występują w składnikach żywych komórek. Przykładowo, w reakcji badanej przez Carolyn R. Bertozzi wykorzystywane są grupy, z których jedna zawiera naprężone wiązania. Tego rodzaju struktury nie powstają naturalnie, a zatem reakcje "klik" nakierowane na takie grupy nie wpływają na aktywność żywych komórek w sposób niepożądany.

- Kolejną zaletą tego typu reakcji jest to, że można ją przeprowadzać w takich warunkach, w jakich żyją komórki i organizmy - wyjaśnia dr Górna. - Nie trzeba do tego żadnych skrajnych temperatur ani niebezpiecznych rozpuszczalników. Reakcja zachodzi w łagodnych warunkach i może zachodzić również w komórkach żywych.

Doktor Górna tłumaczy, że chemia "klik" wyjątkowo dobrze nadaje się do tworzenia związków biologicznych i dlatego wykorzystywana jest do tworzenia tzw. związków chimerycznych.

- W obecnych czasach większość leków rozwijanych w firmach farmaceutycznych na całym świecie to leki dwuczęściowe, często chimeryczne, czyli składające się z dwóch składników - wyjaśnia. - Na przykład jedna połowa leku jest odpowiedzialna za kierowanie go do właściwej komórki lub właściwego białka, będącego celem jego działania. Druga połowa związku jest natomiast odpowiedzialna za samo działanie leku, na przykład to, które zabije komórkę rakową. 

Jak tłumaczy ekspertka, chemia "klik" ułatwia składanie takich chimerycznych cząsteczek w jedną całość. Reakcje pełnią także bardzo ważną rolę w prowadzeniu badań nad nowymi lekami - na każdą potencjalną substancję leczniczą przechodzącą do fazy testów przypada wiele związków chemicznych, które zostają odrzucone, co wydłuża badania.

- Podczas badań prowadzących do powstania leku trzeba testować połączenia tych dwóch połówek w różnych wariantach. Reakcje "klik" pomagają w tym, by w sposób łatwy i szybki przetestować dużo kombinacji - opisuje dr Górna.